真空交流接触器的耐压能力及其对策

程航,张寰,徐献勤，王望平

(1.兰州工业学院电气工程学院，甘肃 兰州 730050； 2.上海电器科学研究院，上海200063； 3.天水长城开关厂，甘肃 天水 741000)

真空交流接触器的耐压能力及其对策

程航1,张寰1,徐献勤2，王望平3

(1.兰州工业学院电气工程学院，甘肃 兰州 730050； 2.上海电器科学研究院，上海200063； 3.天水长城开关厂，甘肃 天水 741000)

分析了真空交流接触器耐压能力的影响因素，介绍了漏电流的危害性，给出了提高真空交流接触器耐受电压的对策。

真空接触器；耐受电压；漏电流；影响因素；对策

1 引言

真空交流接触器在使用过程中常常受到雷电过电压、操作过电压等各种过电压的作用，因此，真空交流接触器必须具有一定的耐压能力。真空交流接触器由真空灭弧室(其结构如图1所示)和外壳、电磁系统、二次回路等部分构成，而真空灭弧室是真空交流接触器的心脏[1]，其性能优劣直接影响真空交流接触器耐受电压的能力。

2 影响因素及危害

当一个真空灭弧室设计制作完成以后，其动静触头之间的间隙d保持不变，因此，间隙击穿电压的大小主要取决于压力(压强)p，也就是真空灭弧室真空度的大小。当真空度较大时，电子的相对密度很小，当然带电微粒也很少，气体的放电能力就很弱，因而击穿电压就大，真空灭弧室耐受电压的能力就强。因此，理论上，真空度越高，压力越小，触头间隙的介电强度越高，击穿电压就越高，真空灭弧室耐受电压的能力就越强，此时，漏电流就越小。

影响真空灭弧室耐受电压的因素，除了触头间隙间所存有的带电微粒(真空度起主要作用)外，还与真空灭弧室的外壳有关。如图1所示，真空灭弧室的外壳由陶瓷或玻璃制成。由于陶瓷和玻璃同属亲水性绝缘物质，具有很强的吸附水的能力，水又吸收杂质，在外加电压的作用下，这些杂质很容易电离成带电微粒而发生沿面放电，降低真空灭弧室耐受电压的能力，此时，外壳的绝缘强度降低，漏电流增大。在外加电压的作用下，真空灭弧室主触头间隙与真空灭弧室外壳形成并联电路。若真空灭弧室的沿面放电发展为闪络，就表明真空灭弧室沿外壳表面发生击穿，严重影响真空灭弧室的绝缘性能。

另外，对于真空交流接触器来说，外壳的质量也是影响其耐压的一个因素。

3 改进措施

既然真空交流接触器的耐压能力主要取决于真空灭弧室，而影响真空灭弧室耐受电压的因素包括灭弧室内部和外壳两个方面，那么，应从这两个方面入手采取措施加以改进。

首先，从真空灭弧室内部来说来说，应从以下几个方面引起重视：

(1)改善触头的物理结构，使真空灭弧室的电场尽可能为匀强电场。

在真空灭弧室触头间隙确定的情况下，改善灭弧室内电场的分布情况，使之分布更均匀一些，有助于提高真空灭弧室的耐受电压，减小漏电流的大小。在实际情况下，首先应适当增加触头的厚度，并使触头的尖角、棱角钝化，这样，这些部位的电场分布不太集中，从而有助于提高真空灭弧室的耐受电压；另外，对于高电压、大容量的真空灭弧室，还应在触头周围设计均压屏蔽罩、均压屏蔽罩末端设计辅助均压屏蔽罩，有效的改善触头附近的电场分布，在真空灭弧室两端端盖附近设计端部屏蔽罩，可有效降低真空灭弧室端盖附近的电场强度。

(2)提高真空度。

真空度是反应真空灭弧室质量的一个重要参数，质量合格的真空灭弧室真空度的大小有一个范围，在10-4～10-2Pa，即10-6～10-4mmHg之间[3]，如图3所示，当真空灭弧室的压强大于10-2Pa时，其耐压能力迅速降低。

(3)触头表面光洁平整，必要时通过老炼去除触头表面毛刺。

(4)提高同轴度。导向套可有效保证真空灭弧室的同轴度，但有时同轴度仍不在最佳状态，需要细致调试。同轴度提高，保证动静触头有效接触，可减小接触电阻，减小触头闭合时产生的热量，有效降低触头断开时因熔焊而拉伤表面。

其次，从真空灭弧室外壳方面来说，应从以下几个方面引起重视：

(1)增大爬电距离，尤其是在产品小型化的情况下，通过把外壳设计成波纹状，可以有效的达到目的。

(2)保持外壳清洁度，注意使用环境，尤其是在污秽潮湿环境户外使用的真空开关，要注意采取措施保持外壳干净。

(3)对于高压大容量真空灭弧室，在真空灭弧室外表面和绝缘瓷套之间添加硅脂绝缘，可有效提高真空灭弧室外表面的绝缘强度[4]。

另外，必须选用绝缘强度高的材料提高真空交流接触器外壳的耐压能力。

4 结论

通过提高真空灭弧室的内绝缘和降低真空灭弧室外壳表面电导，提高真空交流接触器外壳的耐压能力，可以大大提高真空交流接触器的耐受电压，提高产品质量。

[1] 王季梅.真空电弧理论研究及其测试[M].西安交通大学出版社,1993.[2]周泽存.高电压技术[M].北京：中国电力出版社，2002.

[3]沈诗佳,程航.高电压技术[M].北京：中国电力出版社，2011.

[4]冯亚清,马志瀛,刘韬,等.真空断路器灭弧室外表面绝缘及其电场计算[J].高电压技术,2003(3):20.

Withstand Voltage Ability and Its Countermeasures of Vacuum AC Contactors

CHENGHang1，ZHANGHuan1，XUXian-qin2，WANGWang-ping3

(1.Electrical Engineering Department of Lanzhou Industry College，Lanzhou 730050,China；2.Shanghai Electric Appliance Science Research Institute，Shanghai 200063,China；3.Tianshui Great Wall Switch Factory,Tianshui 741000,China)

The paper analyzes the influencing factors of vacuum AC contactor with stand voltage ability,presents leakage current harm and gives out countermeasures for improving vacuum AC contactor withsand voltage.

vacuum contactor；withstand voltage；leakage current；influencing factor；countermeasure.

1004-289X(2016)03-0103-02

TM57

B

2016-03-06

程航(1971-)，男，1994年毕业于西安交通大学电气工程学院，副教授，长期从事真空电器的设计与制造。现主要从事电器设计与制造，智能电器及电力系统自动化方面的教学科研工作。